EP1205293A1 - Verfahren zur Dickenmessung an Mehrschichtfolien - Google Patents

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EP1205293A1
EP1205293A1 EP00124602A EP00124602A EP1205293A1 EP 1205293 A1 EP1205293 A1 EP 1205293A1 EP 00124602 A EP00124602 A EP 00124602A EP 00124602 A EP00124602 A EP 00124602A EP 1205293 A1 EP1205293 A1 EP 1205293A1
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EP
European Patent Office
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film
measurement
multilayer film
capacitive
thickness
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EP00124602A
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Frank Müller
Norbert Sappelt
Stefan Konermann
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Plast Control Geraetebau GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for capacitive thickness measurement on multilayer films, whose layers are at least at a certain temperature differ in their dielectric constants.
  • the thicknesses of plastic films are measured capacitively can because of the capacitance of a measuring capacitor, the electric field of which Penetrates film, through the thickness of the film and through the dielectric constant of the film material is affected.
  • the results of such thickness measurements are used in the production of plastic films, for example in the Production of blown films, used to close the film thicknesses Control loop to regulate, so that high-quality films with a defined and substantially constant thickness can be obtained over the entire width of the film.
  • one of the capacitor plates of the Arranging the measuring capacitor inside the film bubble is useful for measurements only the edge field of the measuring capacitor on the film bubble is used.
  • both capacitor plates of the measuring capacitor are outside the Foil bubble arranged and oriented perpendicular to the foil plane.
  • a flat foil sheet is also a capacitive thickness measurement
  • the capacitor plates on opposite Sides of the film are arranged.
  • a mechanical measuring method can also be used. In any case it is Measured value obtained in these measurements, a measure of the total thickness the slide.
  • multilayer films are often used for packaging purposes have a two- or multi-layer structure.
  • Packaging films the for example, to keep food fresh not only sealable and impermeable to water vapor, but also impermeable to air, especially impermeable to oxygen.
  • This can only be done achieved by multi-layer films, because a single film material by itself does not meet all requirements.
  • films are made of polyethylene (PE) sealable and water vapor impermeable but not oxygen tight. This applies to both low density polyethylene (LDPE), linear polyethylene low density (LLDPE) as well as high density polyethylene (HDPE).
  • LDPE low density polyethylene
  • LLDPE linear polyethylene low density
  • HDPE high density polyethylene
  • a frequently used layer structure for packaging films therefore consists of a middle layer made of EVOH that passes through sealable layers of LDPE applied on both sides against the action is protected from water vapor. There is between the different layers added an adhesion promoter so that the layers adhere to each other will be produced.
  • the middle layer of relatively expensive EVOH should be as thin as possible however, do not fall below a certain minimum thickness, so that the impermeability remains guaranteed against oxygen.
  • the object of the invention is to provide a measuring method which allows not only the total thickness, but also the thickness of individual layers of one To determine multilayer film.
  • the invention takes advantage of the fact that many plastic materials, which are often used as an oxygen barrier in multilayer films, have a clear temperature dependence of the dielectric constant. While other plastic materials such as PE within a temperature range of up to about 110 ° C an almost constant or have a slightly decreasing dielectric constant with increasing temperature, show materials like EVOH or PA from a certain critical temperature a significant increase in the dielectric constant. For this So far, this has had to be the case with multilayer films containing such materials capacitive thickness measurement at a relatively low temperature, so generally only after laying the film flat, otherwise the temperature dependence the dielectric constant to falsify the measurement result would lead.
  • blown film production a first capacitive measurement at a relatively high temperature immediately performed on the film bubble, and a second capacitive or mechanical Measurement takes place after the film is laid flat, with a correspondingly lower one Temperature.
  • the film material is stretched until it finally solidified at the level of the so-called frost limit 18. If the film material has passed through a calibration basket 20 and has cooled sufficiently, it is at the upper end of the film bubble 16 using a known flat laying device 22 laid flat and deducted with the help of a trigger 24 and finally wound up into a coil 26.
  • the multilayer film 10 has a symmetrical three-layer film Structure with a middle layer 32 of ethylene vinyl alcohol (EVOH), which sandwiches between two equally thick outer layers 34 Low density polyethylene (LDPE) is inserted. Between layers 32 and 34 there is still a thin layer of an adhesion promoter 36, which, however, can be disregarded in the following discussions.
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • LDPE Low density polyethylene
  • the measuring head 28 essentially consists of a capacitor, whose capacitor plates 38 are perpendicular to the multilayer film level 10 are oriented and with an edge directly on the film surface adjoin.
  • the structure and operation of the measuring head 28 are known as such and should therefore only be outlined briefly.
  • an oscillator not shown, is an electrical to the capacitor plates 38 AC voltage applied. While this is between the capacitor plates 38 forms a homogeneous electric field, arises at the edges the capacitor plates an inhomogeneous fringe field 40, which also in the Multi-layer film 10 penetrates and penetrates them completely.
  • the capacity of the Measuring capacitor is therefore also due to the dielectric material of the layers 32, 34 of the multilayer films influenced. Together with one not shown
  • the measuring capacitor forms a resonant circuit through the inductance Characteristic detuned presence of the multilayer film 10.
  • the capacitance can then be determined on the basis of the natural frequency of this resonant circuit of the measuring capacitor precisely.
  • C0 is the capacitance of the measuring capacitor in the absence of the multilayer film 10
  • C1 is an additional capacity through the two outer layers 34 of the multilayer film 10 is required
  • C2 is an additional one Capacity, which is caused by the middle layer 32 of the multilayer film.
  • g1 is a geometry factor that is relative to the position of the layers 34 the capacitor plates 38 is dependent and the more or less strong Penetration of these layers through the boundary field 40 is taken into account.
  • the geometry factors g1 and g2 can be calculated or determined experimentally become. In principle, these factors are also those to be measured Depending on the layer thicknesses d1 and d2, it is sufficient within the scope of the required Accuracy if the respective for the layer thicknesses d1 and d2 Target values are used as a basis in the production of the multilayer film should be observed.
  • This equation contains two unknowns, namely the two layer thicknesses d1 and d2 and therefore cannot be clearly solved without additional information.
  • Figure 4 shows, however, that in the layer structure considered here, the dielectric constants of the two layer materials used (PE and EVOH) have a significantly different temperature dependency.
  • the two layer materials have a very different dielectric constant ⁇ 11 and ⁇ 21 at a film temperature T1 of, for example, 90 ° C, as may prevail at the location of the measuring head 28, while the dielectric constants ⁇ 12 and ⁇ 22 at a film temperature T2 of 40 ° C are closer together.
  • the two unknowns d1 and d2 can be derived from this system of equations determine unambiguously so that the layer thickness d2 of the middle layer 24 and the sum d1 of the layer thicknesses of the two outer layers 26 and thus ultimately also maintains the total thickness of the multilayer film 10 (neglecting this of the adhesion promoter).
  • FIG. 3 assumes that the film 42 lies simply. However, the principle can be Generalize easily to a flat film tube where two layers of the multilayer film lie flat on top of each other.
  • the measuring head 44 according to FIG. 3 also essentially consists of a measuring capacitor.
  • the capacitor plates 46 are here arranged on opposite sides of the multilayer film 10 and parallel to this, so that the entire electrical field of the capacitor penetrates the multilayer film.
  • the contribution CL of the air layers must also be taken into account, the total thickness of which is equal to the difference between the plate spacing D and the total thickness (d1 + d2) of the multilayer film.
  • Equations (1) and (3) together form a system of equations that can be resolved according to d1 and d2.
  • Equation (4) can also be combined with each of equations (1) to (3) Combine a system of equations that uniquely determines d1 and d2.
  • the method can also be easily generalized to cases in which the multilayer film made of three or more materials with different temperature dependencies the dielectric constant exists. It will then be in in any case the total thickness of those made of different materials "Individual layers" is determined, although it is not excluded that these "individual layers” are in turn divided into several layers, such as that Layers 34 in Figure 2. The number of at different temperatures and / or measurements to be carried out with different measuring arrangements corresponds to the number of layer thicknesses to be determined.

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Abstract

Verfahren zur kapazitiven Dickenmessung an Mehrschichtfolien (10), deren Schichten (32, 34) sich zumindest bei einer bestimmten Temperatur in ihren Dielektrizitätskonstanten unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der kapazitiven Messung mindestens eine weitere Dickenmessung unter anderen Bedingungen durchgeführt wird und daß durch Vergleich der Messergebnisse und anhand der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten die Dikken (dl, d2) der Einzelschichten bestimmt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kapazitiven Dickenmessung an Mehrschichtfolien, deren Schichten sich zumindest bei einer bestimmten Temperatur in ihren Dielektrizitätskonstanten unterscheiden.
Es ist bekannt, daß die Dicken von Kunststoffolien kapazitiv gemessen werden können, weil die Kapazität eines Meßkondensators, dessen elektrisches Feld die Folie durchdringt, durch die Dicke der Folie und durch die Dielektrizitätskonstante des Folienmaterials beeinflußt wird. Die Ergebnisse solcher Dickenmessungen werden bei der Herstellung von Kunststoffolien, beispielsweise bei der Herstellung von Blasfolien, dazu benutzt, die Foliendicken in einem geschlossenen Regelkreis zu regeln, so daß hochwertige Folien mit einer definierten und über die gesamte Folienbreite im wesentlichen konstanten Dicke erhalten werden.
Da es bei Blasfolienanlagen schwierig wäre, eine der Kondensatorplatten des Meßkondensators im Inneren der Folienblase anzuordnen, wird bei Messungen an der Folienblase lediglich das Randfeld des Meßkondensators ausgenutzt. In diesem Fall sind beide Kondensatorplatten des Meßkondensators außerhalb der Folienblase angeordnet und rechtwinklig zur Folienebene orientiert. An einer flach gelegten Folienbahn ist dagegen auch eine kapazitive Dickenmessung mit Hilfe eines Meßkondensators möglich, dessen Kondensatorplatten auf gegengesetzten Seiten der Folienbahn angeordnet sind. Alternativ kann in diesem Fall auch ein mechanisches Meßverfahren eingesetzt werden. In jedem Fall ist der Meßwert, der bei diesen Messungen erhalten wird, ein Maß für die Gesamtdicke der Folie.
Zu Verpackungszwecken werden jedoch häufig Mehrschichtfolien eingesetzt, die einen zwei- oder mehrlagigen Schichtaufbau aufweisen. Verpackungsfolien, die beispielsweise zum Frischhalten von Lebensmitteln eingesetzt werden, müssen nicht nur siegelfähig und wasserdampfundurchlässig, sondern auch luftundurchlässig, insbesondere undurchlässig für Sauerstoff sein. Dies laßt sich nur durch Mehrschichtfolien erreichen, da ein einzelnes Folienmaterial für sich allein nicht allen Anforderungen genügt. Beispielsweise sind Folien aus Polyethylen (PE) zwar siegelfähig und wasserdampfundurchlässig aber nicht sauerstoffdicht. Dies gilt sowohl für Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) als auch für Polyethylen hoher Dichte (HDPE). Hingegen sind Folienmaterialien wie Polyamid (PA) und Ethylenvinylalkohol (EVOH) zwar sauerstoffundurchlässig (EVOH nur in trockenem Milieu), doch sind sie nicht siegelfähig. Ein häufig gebrauchter Schichtaufbau für Verpakkungsfolien besteht deshalb aus einer mittleren Schicht aus EVOH, die durch beidseitig aufgebrachte siegelfähige Schichten aus LDPE gegen die Einwirkung von Wasserdampf geschützt ist. Zwischen den verschiedenen Schichten ist jeweils noch ein Haftvermittler eingefügt, damit die Haftung der Schichten aneinander hergestellt wird.
Die mittlere Schicht aus relativ teurem EVOH sollte möglichst dünn sein, darf jedoch eine gewisse Mindestdicke nicht unterschreiten, damit die Undurchlässigkeit gegenüber Sauerstoff gewährleistet bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßverfahren anzugeben, das es gestattet, nicht nur die Gesamtdicke, sondern auch die Dicke einzelner Schichten einer Mehrschichtfolie zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zusätzlich zu der kapazitiven Messung mindestens eine weitere Dikkenmessung unter anderen Bedingungen durchgeführt wird und daß durch Vergleich der Meßergebnisse und anhand der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten die Dicken der Einzelschichten bestimmt werden.
Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß viele Kunststoffmaterialien, die häufig als Sauerstoff-Sperrschicht in Mehrschichtfolien eingesetzt werden, eine deutliche Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten aufweisen. Während andere Kunststoffmaterialien wie beispielsweise PE innerhalb eines Temperaturbereiches von bis zu etwa 110° C eine nahezu konstante oder mit steigender Temperatur leicht abnehmende Dielektrizitätskonstante aufweisen, zeigen Materialien wie EVOH oder PA ab einer bestimmten kritischen Temperatur einen deutlichen Anstieg der Dielektrizitätskonstanten. Aus diesem Grund mußte bisher bei Mehrschichtfolien, die solche Materialien enthalten, die kapazitive Dickenmessung bei relativ niedriger Temperatur, also generell erst nach dem Flachlegen der Folie erfolgen, weil andernfalls die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen würde. Führt man jedoch zwei kapazitive Dickenmessungen bei unterschiedlichen Temperaturen aus, so erhält man unterschiedliche Meßergebnisse, und dieser Unterschied ist ein Maß dafür, welchen Anteil die Schicht aus EVOH an der Gesamtdicke der Folie ausmacht. Da die Dielektrizitätskonstanten der beteiligten Materialien bei den beiden verschiedenen Meßtemperaturen bekannt sind, lassen sich die Dickenanteile der verschiedenen Materialien quantitativ bestimmen.
Wahlweise ist es anstelle zweier kapazitiver Messungen bei verschiedenen Temperaturen auch möglich, eine mechanische Messung der Gesamtdicke der Folie mit einer kapazitiven Messung bei einer Temperatur zu kombinieren, bei der die Dielektrizitätskonstanten der beiden Schichtmaterialien deutlich voneinander verschieden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Blasfolienherstellung eine erste kapazitive Messung bei relativ hoher Temperatur unmittelbar an der Folienblase durchgeführt, und eine zweite kapazitive oder mechanische Messung erfolgt nach dem Flachlegen der Folie, bei entsprechend niedrigerer Temperatur.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Prinzipskizze einer Blasfolienanlage, an der das Meßverfahren durchgeführt wird;
Fig. 2
den Schichtaufbau einer Mehrschichtfolie sowie das Prinzip der Dickenmessung mit Hilfe des Randfeldes eines Meßkondensators;
Fig. 3
das Prinzip einer Dickenmessung mit Hilfe eines Meßkondensators, dessen Feld die Folie durchdringt; und
Fig. 4
ein Diagramm der Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten zweier Hauptbestandteile der Mehrschichtfolie nach Figuren 2 und 3.
Gemäß Figur 1 wird eine Mehrschichtfolie 10 in Form eines Schlauches aus einem Coextrusionswerkzeug 12 extrudiert, mit Hilfe eines Kühlrings 14 gekühlt und zugleich durch Einblasen von Blasluft zu einer Folienblase 16 aufgeblasen. Durch das Aufblasen der Folienblase wird das Folienmaterial verstreckt, bis es schließlich in Höhe der sogenannten Frostgrenze 18 erstarrt. Wenn das Folienmaterial einen Kalibrierkorb 20 durchlaufen und sich genügend abgekühlt hat, wird es am oberen Ende der Folienblase 16 mit Hilfe einer bekannten Flachlegeeinrichtung 22 flach gelegt und mit Hilfe eines Abzugs 24 abgezogen und schließlich zu einem Coil 26 aufgewickelt.
Am Umfang der Folienblase 16 ist dicht oberhalb des Kalibrierkorbes 20 ein kapazitiver Meßkopf 28 angeordnet, dem ein Temperatursensor 30 zugeordnet ist und der auf dem Umfang der Folienblase 16 umläuft und dazu dient, die Dicke der Mehrschichtfolie 10 zu messen. Das Meßprinzip und der Schichtaufbau der Mehrschichtfolie 10 sind in Figur 2 dargestellt.
Im gezeigten Beispiel hat die Mehrschichtfolie 10 einen symmetrischen dreischichtigen Aufbau mit einer mittleren Schicht 32 aus Ethylenvinylalkohol (EVOH), die sandwichartig zwischen zwei gleich dicken Außenschichten 34 aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) eingefügt ist. Zwischen den Schichten 32 und 34 befindet sich jeweils noch eine dünne Schicht eines Haftvermittlers 36, die jedoch bei den folgenden Erörterungen außer Acht gelassen werden kann.
Der Meßkopf 28 besteht im gezeigten Beispiel im wesentlichen aus einem Kondensator, dessen Kondensatorplatten 38 rechtwinklig zur Ebene der Mehrschichtfolie 10 orientiert sind und mit einem Rand unmittelbar an die Folienoberfläche angrenzen. Der Aufbau und die Funktionsweise des Meßkopfes 28 sind als solche bekannt und sollen deshalb nur kurz skizziert werden. Mit Hilfe eines nicht gezeigten Oszillators wird an die Kondensatorplatten 38 eine elektrische Wechselspannung angelegt. Während sich dadurch zwischen den Kondensatorplatten 38 ein homogenes elektrisches Feld ausbildet, entsteht an den Rändern der Kondensatorplatten ein inhomogenes Randfeld 40, das auch in die Mehrschichtfolie 10 eindringt und diese ganz durchdringt. Die Kapazität des Meßkondensators wird daher auch durch das dielektrische Material der Schichten 32, 34 der Mehrschichtfolien beeinflußt. Zusammen mit einer nicht gezeigten Induktivität bildet der Meßkondensator einen Schwingkreis, der durch die Gegenwart der Mehrschichtfolie 10 in charakteristischer Weise verstimmt wird.
Anhand der Eigenfrequenz dieses Schwingkreises läßt sich dann die Kapazität des Meßkondensators präzise bestimmen.
Die Kapazität C des Meßkondensators kann man sich additiv aus drei Anteilen zusammengesetzt denken: C = C0 + C1 + C2.
Darin ist C0 die Kapazität des Meßkondensators in Abwesenheit der Mehrschichtfolie 10, C1 ist eine zusätzliche Kapazität, die durch die beiden Außenschichten 34 der Mehrschichtfolie 10 bedingt wird, und C2 ist eine zusätzliche Kapazität, die durch die mittlere Schicht 32 der Mehrschichtfolie bedingt wird.
Wenn d1 die Gesamtdicke der beiden Außenschichten 34 und ε1 die Dielektrizitätskonstante des Materials dieser Außenschichten ist, so läßt sich C1 schreiben als: C1 = g1 · ε1 · d1.
Darin ist g1 ein Geometriefaktor, der von der Lage der Schichten 34 relativ zu den Kondensatorplatten 38 abhängig ist und die mehr oder minder starke Durchdringung dieser Schichten durch das Randfeld 40 berücksichtigt.
Entsprechend gilt für die mittlere Schicht 32 mit der Schichtdicke d2 und der Dielektrizitätskonstanten ε2: C2 = g2 · ε2 · d2.
Die Geometriefaktoren g1 und g2 können berechnet oder experimentell bestimmt werden. Zwar sind diese Faktoren im Prinzip auch von den zu messenden Schichtdicken d1 und d2 abhängig, doch genügt es im Rahmen der geforderten Genauigkeit, wenn für die Schichtdicken d1 und d2 hier die jeweiligen Sollwerte zugrunde gelegt werden, die bei der Herstellung der Mehrschichtfolie eingehalten werden sollen.
Insgesamt erhält man so für die mit dem Meßkopf 28 gemessene Kapazität C des Meßkondensators: C = C0 + g1 · ε1 · d1 + g2 · ε2 · d2.
Diese Gleichung enthält zwei Unbekannte, nämlich die beiden Schichtdicken d1 und d2 und ist deshalb ohne zusätzliche Informationen nicht eindeutig lösbar.
Figur 4 zeigt jedoch, daß bei dem hier betrachteten Schichtaufbau die Dielektrizitätskonstanten der beiden verwendeten Schichtmaterialien (PE und EVOH) eine deutlich unterschiedliche Temperaturabhängigkeit aufweisen. Insbesondere zeigt sich, daß die beiden Schichtmaterialien bei einer Folientemperatur T1 von beispielsweise 90° C, wie sie etwa am Ort des Meßkopfes 28 herrschen mag, stark unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten ε11 und ε21 aufweisen, während die Dielektrizitätskonstanten ε12 und ε22 bei einer Folientemperatur T2 von 40° C näher beieinander liegen. Ordnet man nun einen zweiten kapazitiven Meßkopf 28' (ggf. mit Temperatursensor 30') im oberen Bereich der Folienblase 16 an, wo die Folientemperatur etwa 40° C beträgt, so erhält man zwei Meßergebnisse C(T1) und C(T2), die das folgende Gleichungssystem erfüllen: C(T1) = C0 + g1 · ε11 · d1 + g2 · ε21 · d2 C(T2) = C0 + g2 · ε12 · d1 + g2 · ε22 · d2
Aus diesem Gleichungssystem lassen sich die beiden Unbekannten d1 und d2 eindeutig bestimmen, so daß man die Schichtdicke d2 der mittleren Schicht 24 sowie die Summe d1 der Schichtdicken der beiden Außenschichten 26 und damit letztlich auch die Gesamtdicke der Mehrschichtfolie 10 erhält (unter Vernachlässigung des Haftvermittlers).
Auf diese Weise ist es möglich, trotz erheblich unterschiedlicher Dielektrizitätskonstanten der beiden Schichtmaterialien eine präzise Dickenmessung am Umfang der Folienblase 16 vorzunehmen. Die so erhaltenen Meßergebnisse können einerseits dazu benutzt werden, die Einhaltung der Mindestdicke für die mittlere Schicht 32 zu überwachen, und andererseits dazu, mit Hilfe des Kühlrings 14 die Gesamtdicke der Mehrschichtfolie 10 zu regeln, wie beispielsweise in EP-C-0 478 641 beschrieben wird. Die Messung an der Folienblase 16 hat im letzteren Fall den Vorteil, daß die unvermeidlichen Regelverzögerungen relativ klein gehalten werden.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der flachgelegten Folienbahn 42 noch ein weiterer kapazitiver Meßkopf 44 angeordnet, dessen Meßprinzip in Figur 3 veranschaulicht ist. Der Einfachheit halber wird in Figur 3 angenommen, daß die Folienbahn 42 einfach liegt. Das Prinzip läßt sich jedoch problemlos auf einen flach gelegten Folienschlauch verallgemeinern, bei dem zwei Lagen der Mehrschichtfolie flach aufeinander liegen.
Auch der Meßkopf 44 gemäß Figur 3 besteht im wesentlichen aus einem Meßkondensator. Die Kondensatorplatten 46 sind hier jedoch auf entgegengesetzten Seiten der Mehrschichtfolie 10 und parallel zu dieser angeordnet, so daß das gesamte elektrische Feld des Kondensators die Mehrschichtfolie durchdringt. Für die Kapazität des Meßkondensators ist hier neben den Beiträgen der Schichten 32 und 34 der Mehrschichtfolie auch der Beitrag CL der Luftschichten zu berücksichtigen, deren Gesamtdicke gleich der Differenz zwischen dem Plattenabstand D und der Gesamtdicke (d1 + d2) der Mehrschichtfolie ist. Die Kombinationswirkung dieser einzelnen Beiträge zur Gesamtkapazität entspricht hier einer Reihenschaltung der einzelnen Kapazitäten: 1/C = 1/CL + 1/C1 + 1/C2.
Bezeichnet man mit A die Fläche des Meßkondensators, mit ε13 und ε23 die Dielektrizitätskonstanten der Außenschichten 34 beziehungsweise der mittleren Schicht 32 bei der am Ort des Meßkopfes 44 herrschenden Temperatur T3 und mit εL die Dielektrizitätskonstante der Luft, so gilt: 1/C(T3) = (D - d1 - d2)/(A·εL) + d1/(A·ε13) + d2/(A·ε23)
Auch die Gleichungen (1) und (3) bilden zusammen ein Gleichungssystem, das sich nach d1 und d2 auflösen läßt.
Wahlweise ist es auch möglich, auf die Meßköpfe 28 und 28' ganz zu verzichten und stattdessen zwei Meßköpfe 44 mit der in Figur 3 gezeigten Anordnung zu verwenden, die die Folie bei zwei verschiedenen Temperaturen messen. Man erhält dann zwei Gleichungen vom Typ der Gleichung (3), aus denen sich wieder die Größen d1 und d2 bestimmen lassen.
Schließlich ist es auch möglich, anstelle des kapazitiven Meßkopfes 44 einen anderen Meßkopf zu verwenden, der - beispielsweise mechanisch - die Gesamtdikke d0 der Mehrschichtfolie erfaßt d0 = d1 + d2.
Auch die Gleichung (4) läßt sich mit jeder der Gleichungen (1) bis (3) zu einem Gleichungssystem kombinieren, durch das d1 und d2 eindeutig bestimmt sind.
Das Verfahren läßt sich auch problemlos auf Fälle verallgemeinern, bei denen die Mehrschichtfolie aus drei oder mehr Materialien mit unterschiedlicher Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten besteht. Es werden dann in jedem Fall die Gesamtdicken der aus unterschiedlichen Materialien bestehenden "Einzelschichten" bestimmt, wobei nicht ausgeschlossen ist, daß diese "Einzelschichten" ihrerseits in mehrere Schichten aufgeteilt sind, wie beispielsweise die Schichten 34 in Figur 2. Die Anzahl der bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder mit unterschiedlichen Meßanordnungen vorzunehmenden Messungen entspricht jeweils der Anzahl der zu bestimmenden Schichtdicken.

Claims (10)

  1. Verfahren zur kapazitiven Dickenmessung an Mehrschichtfolien (10), deren Schichten (32, 34) sich zumindest bei einer bestimmten Temperatur in ihren Dielektrizitätskonstanten unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der kapazitiven Messung mindestens eine weitere Dickenmessung unter anderen Bedingungen durchgeführt wird und daß durch Vergleich der Messergebnisse und anhand der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten die Dikken (d1, d2) der Einzelschichten bestimmt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen kapazitiv bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dikkenmessung eine Messung der Gesamtdicke der Mehrschichtfolie (10) ist.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine kapazitive Messung mit Hilfe eines Meßkopfes (28; 28') erfolgt, dessen Kondensatorplatten (38) auf derselben Seite der Mehrschichtfolie (10) und rechtwinklig zu dieser angeordnet sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Messung an einer Folienblase (16) vorgenommen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine kapazitive Messung mit einem Meßkopf (44) erfolgt, dessen Kondensatorplatten (46) auf beiden Seiten der Mehrschichtfolie (10) und parallel zu dieser angeordnet sind.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrschichtfolie (10) mindestens eine Schicht (32) aus Ethylenvinylalkohol enthält.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrschichtfolie (10) mindestens eine Schicht aus Polyamid enthält.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrschichtfolie (10) mindestens eine Schicht (34) aus Polyethylen enthält.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ort der kapazitiven Dickenmessung auch die Temperatur der Folie gemessen wird.
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